FR2956827A1

FR2956827A1 - Avoiding/minimizing adhesion of molten metal splashes on metal part to be welded by implementing arc welding process, comprises spraying a non-adhering liquid product such as oil on a part of the surface of a part to be welded

Info

Publication number: FR2956827A1
Application number: FR1051438A
Authority: FR
Inventors: Gilles Boudet; Eric Cazottes; Laurent Doyen; Marc Leturmy
Original assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Current assignee: Air Liquide SA; LAir Liquide SA pour lEtude et lExploitation des Procedes Georges Claude
Priority date: 2010-03-01
Filing date: 2010-03-01
Publication date: 2011-09-02

Abstract

The process to avoid or minimize the adhesion of molten metal splashes on a metal part (5) to be welded by implementing arc welding process, comprises spraying a non-adhering liquid product such as oil on a part of the surface of a part to be welded. The non-adhering liquid product has a surface tension of = 35 mN/m, a viscosity of less than or equal to the viscosity of water, a vapor pressure of = 20 mm Hg and a water content of less than 2 vol.%, where the surface tension, viscosity and vapor pressure are measured at 20[deg] C and at atmosphere pressure. The process to avoid or minimize the adhesion of molten metal splashes on a metal part (5) to be welded by implementing arc welding process, comprises spraying a non-adhering liquid product such as oil on a part of the surface of a part to be welded. The non-adhering liquid product has a surface tension of = 35 mN/m, a viscosity of less than or equal to the viscosity of water, a vapor pressure of = 20 mm Hg and a water content of less than 2 vol.%, where the surface tension, viscosity and vapor pressure are measured at 20[deg] C and at atmosphere pressure. The non-adhering liquid product is carried by a carrier gas including nitrogen or air. The non-adhering liquid product is sprayed to obtain a haze into a film on the surface of the parts to be welded and in upstream of the weld pool created by the arc along the direction of the welding. The carrier gas pressure is less than 5 bar. A controlled proportion of anti-adhering liquid product is chosen to obtain a film having a thickness of less than 100 mu m on a part of the welding surface. The welding is carried out by metal active gas welding process under a protection gas (4) and with a fusible filler metal, where the protection gas used during welding is used as carrier gas. An independent claim is included for an arc welding device.

Description

L'invention concerne un procédé pour éviter ou minimiser l'adhérence des projections de métal fondu sur la ou les pièces soudées lors de la mise en oeuvre d'un procédé de soudage à l'arc MAG avec protection gazeuse et métal d'apport. Le procédé de soudage sous protection gazeuse de type MAG (pour Metal Active Gas ou Métal Gaz Actif en français) est un procédé de soudage à l'arc électrique mettant en oeuvre une électrode consommable qui fait office de métal d'apport, typiquement un fil fusible dont l'extrémité est progressivement fondue par l'arc électrique. Il peut être mis en oeuvre de manière manuelle ou de manière automatisée, c'est-à-dire par une machine automatique ou une installation robotique. The invention relates to a method for preventing or minimizing the adhesion of the molten metal projections on the welded part or parts during the implementation of a MAG arc welding process with gas protection and filler metal. The method of gas-shielded welding of the MAG type (for Metal Active Gas or Metal Gas Active in French) is an electric arc welding process using a consumable electrode which serves as a filler metal, typically a wire fuse whose end is gradually melted by the electric arc. It can be implemented manually or automatically, that is to say by an automatic machine or a robotic installation.

Habituellement, le métal transféré dans l'arc et le bain de fusion sont protégés de l'air ambiant par un flux de gaz dit « actif » lors du soudage des aciers non ou faiblement alliés et aciers alliés. Le gaz de protection peut être formé d'un gaz unique, tel que le CO2, ou d'un mélange gazeux binaire ou ternaire oxydant, par exemple de l'argon additionné de CO2 et/ou d'02. Usually, the metal transferred in the arc and the melt are protected from the ambient air by a so-called "active" gas flow when welding non-alloy or low-alloy steels and alloy steels. The shielding gas may be formed of a single gas, such as CO2, or a binary or ternary oxidizing gas mixture, for example argon supplemented with CO 2 and / or O 2.

En soudage MAG, il se pose toutefois un problème majeur, à savoir celui des projections qui sont générées lors du soudage et qui nécessitent des travaux de parachèvement coûteux post-soudage. En fonction des épaisseurs à souder, de la position de soudage et/ou de la configuration du joint, le choix du régime de transfert est important quant au résultat obtenu. In MAG welding, however, there is a major problem, namely the projections that are generated during welding and require expensive post-welding completion work. Depending on the thicknesses to be welded, the welding position and / or the configuration of the joint, the choice of the transfer regime is important as to the result obtained.

On entend par régime de transfert, la plage de travail de chaque mode de transfert du métal dans l'arc. Les principaux régimes d'arc utilisés en soudage MAG sont : - le régime par court circuit pour le soudage des fines épaisseurs ou le soudage en position. Ce régime d'arc permet de bien contrôler le bain de fusion avec des paramètres bien adaptés. Toutefois, il existe toujours des projections qui génèrent des coûts post soudage. - le régime par pulvérisation axiale utilisé en soudage à plat sur moyennes et fortes épaisseurs. Il permet une forte productivité. Les gouttelettes de métal sont en transit a l'intérieur de la colonne d'arc, ce qui permet d'éviter les projections de métal en fusion. - le régime d'arc globulaire qui est très utilisé bien qu'il soit à éviter. En effet, il s'agit d'un régime par court circuit monté en puissance sans atteindre celui de la pulvérisation axiale. By transfer regime is meant the working range of each mode of metal transfer in the arc. The main arc speeds used in MAG welding are: - short-circuit speed for thin-layer welding or position welding. This arc regime allows good control of the melt with well-adapted parameters. However, there are still projections that generate post-welding costs. - The axial spray regime used in flat welding on medium and high thicknesses. It allows a high productivity. The droplets of metal are in transit inside the column of arc, which makes it possible to avoid the projections of molten metal. - the globular arc diet which is widely used although it is to be avoided. Indeed, it is a short circuit regime mounted power without reaching that of the axial spray.

Le régime globulaire est donc intermédiaire entre les deux précédents et apporte de nombreux inconvénients notamment des projections particulièrement difficiles à ôter. - le régime d'arc pulsé qui est principalement utilisé sur fines épaisseurs avec un arc similaire à une pulvérisation axiale et dont on va contrôler la puissance par des fréquences de pulsation. Il arrive aussi qu'avec ce régime d'arc, il se produise des projections occasionnées par de mauvais paramètres ou réglages. Comme on le comprend avec la plupart des régimes précédents, en particulier les régimes globulaire et par court circuit, on constate des projections tant sur la (ou les) pièce souder qu'à l'intérieur de la buse de soudage utilisée pour distribuer la protection gazeuse. De là, plus la quantité de projections cumulée à l'intérieur de la buse est importante, plus l'encrassement de la buse par ces dépôts projetés sera important et plus le taux de défauts de soudage dus à une mauvaise protection gazeuse sera important. De plus, la productivité du procédé de soudage MAG est fortement diminuée du fait de la présence de ces projections métalliques adhérentes sur les pièces soudées, qui rendent obligatoires des travaux de parachèvement post-soudage coûteux. En d'autres termes, les projections de soudage sont un véritable problème et de nombreuses tentatives ont été menées pour tenter de les supprimer. Parmi les solutions proposées, on peut citer notamment : - l'évolution technique des sources de courant de soudage qui a permis d'obtenir un arc plus stable et plus maniable. - la mise au point des générateurs de soudage de type pulsé qui donnent de bons résultats mais sont limités en termes d'épaisseurs pouvant être soudées et ne conduisent qu'à une productivité limité, du fait d'une trop faible puissance de soudage. - la modification des formulations de fils fusibles, notamment de leur teneur en éléments d'alliages. - la mise au point d'autres mélanges gazeux de protection gazeuse. Selon leur composition et leur taux d'oxydation, il est possible d'élargir la plage de travail du régime d'arc pulvérisation axiale (obtenu à plus basse intensité) et de réduire considérablement la plage de travail en régime globulaire. Bien que ces solutions aient montré un effet notable dans certains cas puisqu'ayant eu pour effet de limiter ou de réduire la taille et/ou la quantité des projections émises lors du soudage, les problèmes liés aux projections adhérentes sur les pièces à souder n'ont pas été totalement résolus jusqu'à présent. The globular regime is therefore intermediate between the two previous ones and brings many drawbacks, particularly projections that are particularly difficult to remove. - the pulsed arc regime which is mainly used on thin layers with an arc similar to an axial spray and whose power will be controlled by pulsation frequencies. It also happens that with this arc regime, projections occur due to incorrect parameters or settings. As is understood with most of the previous regimes, in particular the globular and short circuit regimes, projections are observed both on the solder part (s) and inside the welding nozzle used to distribute the protection. gas. From there, the greater the amount of cumulative projections inside the nozzle, the more the fouling of the nozzle by these projected deposits will be significant and the rate of welding defects due to poor gas protection will be important. In addition, the productivity of the MAG welding process is greatly reduced due to the presence of these adherent metal projections on the welded parts, which make expensive post-welding finishing work mandatory. In other words, welding spatter is a real problem and many attempts have been made to try to remove them. Among the proposed solutions, we can cite in particular: - the technical evolution of the welding current sources which has made it possible to obtain a more stable and manageable arc. the development of the pulsed-type welding generators which give good results but are limited in terms of thicknesses that can be welded and only lead to limited productivity, due to a too low welding power. the modification of the fuse-wire formulations, in particular their content of alloying elements. - the development of other gas-shielded gaseous mixtures. Depending on their composition and rate of oxidation, it is possible to widen the working range of the arc axial spray regime (obtained at lower intensity) and considerably reduce the working range in the globular regime. Although these solutions have shown a significant effect in some cases since having had the effect of limiting or reducing the size and / or the amount of the projections emitted during welding, the problems related to adherent projections on the parts to be welded have not been fully resolved so far.

Des solutions alternatives basées sur l'utilisation de produits anti-adhérents déposés sur les pièces à souder et/ou la buse ont déjà été proposées. Ainsi, en soudage manuel, il a déjà été proposé des produits pouvant par exemple contenir ou non des silicones ou des solvants, soit sous forme liquide, soit sous forme pâteuse. Alternative solutions based on the use of non-stick products deposited on the parts to be welded and / or the nozzle have already been proposed. Thus, in manual welding, it has already been proposed products that may for example contain or not contain silicones or solvents, either in liquid form or in pasty form.

Le choix du produit se fait en général en fonction de sa toxicité et aussi en fonction du type de traitement de surface final qui sera appliqué sur la construction soudée, notamment peinture, galvanisation... L'application du produit se fait généralement par pulvérisation ou badigeonnage et systématiquement avant le début du soudage sur les parties proches du joint de soudage à réaliser. Toutefois, l'efficacité reste partielle ou limitée et ce, d'autant que le dosage du produit reste à l'appréciation de l'opérateur qui va effectuer ensuite le soudage manuel. En fait, le problème de l'adhérence des projections en soudage MAG est surtout un inconvénient majeur en soudage mécanisé, c'est-à-dire en soudage automatique ou robotisé. En effet, en soudage automatisé, vu les cadences de productions élevées, des temps d'arrêt pour réaliser un nettoyage de buses sont très fréquents pour éviter ou au moins minimiser les risques de défauts de soudage, liés à un mauvais dévidage du fil ou à une protection gazeuse inadéquate. The choice of the product is usually based on its toxicity and also depending on the type of final surface treatment that will be applied to the welded construction, including painting, galvanizing ... The application of the product is usually done by spraying or painting and systematically before the beginning of the welding on the parts close to the welding joint to realize. However, the effectiveness remains partial or limited, especially since the dosage of the product remains at the discretion of the operator who will then perform the manual welding. In fact, the problem of the adhesion of projections in MAG welding is above all a major disadvantage in mechanized welding, that is to say in automatic or robotic welding. Indeed, in automated welding, given the high production rates, downtime for cleaning nozzles are very common to avoid or at least minimize the risk of welding defects, related to a bad wire feed or to inadequate gas protection.

Pour limiter ce phénomène, il a été proposé un nettoyage de la torche entièrement automatisé. Le nettoyage s'effectue en une seule séquence qui comprend un nettoyage mécanique avec brosse ou fraise, un soufflage à l'air comprimé et une pulvérisation d'huile pour limiter l'adhérence des projections. Toutefois, un tel nettoyage, bien qu'efficace, présente des inconvénients de nécessiter une maintenance régulière, augmente le temps de cycle du soudage, n'est efficace que sur la torche mais pas sur les pièces, et engendre une usure prématurée des buses et tubes contacts par frottements et contacts mécaniques. Les systèmes de nettoyage électromagnétiques des torches, donc sans contact mécanique, permettent de résoudre en partie ce problème mais ne fonctionnent que dans le cas du soudage des aciers au carbone et sont limités au nettoyage de la torche uniquement. Un autre système de nettoyage de la torche connu consiste à pulvériser du CO2 liquide à environ 60 bar à l'intérieur de la buse encrassée qui est à une température élevé du fait de la température de l'arc (environ 5000°C). Par différence de température et sous l'impact de la pression du jet de CO2, les projections sont expulsées de la buse. Un soufflage à l'air comprimé complémenter permet d'évacuer les résidus de la buse. Toutefois, ce système n'est pas idéal du fait des contraintes de mise en oeuvre du CO2 liquide qu'il engendre. En outre, il est aussi limité au nettoyage de la buse. To limit this phenomenon, it has been proposed a cleaning of the fully automated torch. The cleaning is carried out in a single sequence which includes mechanical cleaning with brush or milling cutter, blowing with compressed air and oil spraying to limit the adhesion of projections. However, such cleaning, although effective, has the drawbacks of requiring regular maintenance, increases the welding cycle time, is effective only on the torch but not on the parts, and causes premature wear of the nozzles and contact tubes by friction and mechanical contacts. The electromagnetic cleaning systems torches, so without mechanical contact, can solve part of this problem but only work in the case of welding carbon steels and are limited to cleaning the torch only. Another known torch cleaning system consists of spraying liquid CO2 at about 60 bar inside the fouled nozzle which is at a high temperature due to the temperature of the arc (about 5000 ° C). By temperature difference and under the impact of the pressure of the CO2 jet, the projections are expelled from the nozzle. A blowing with compressed air supplement allows to evacuate the residues of the nozzle. However, this system is not ideal because of the implementation constraints of the liquid CO2 it generates. In addition, it is also limited to cleaning the nozzle.

Il s'en suit que les solutions existantes ne permettent pas de résoudre totalement le problème, en particulier elles ne sont efficaces que pour le nettoyage de la buse mais pas des pièces soudées. Il a par ailleurs aussi été proposé un produit anti-adhérant à base d'huile minérale et de stéarate d'isobutyle. Toutefois, outre le fait qu'il laissait des odeurs persistantes et incommodantes sur les pièces et qu'il était nocif pour la santé montrait des résultats satisfaisants sur la buse mais son efficacité sur les pièces soudées n'était que très moyenne, voire médiocre dans certains cas. De là, le problème à résoudre est de proposer un procédé permettant de protéger efficacement la surface supérieure des pièces des projections de métal en fusion qui peuvent survenir durant une opération de soudage à l'arc, en particulier en soudage MAG, pour les applications mécanisés ou robotisés et manuelles, ainsi qu'un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé. Dit autrement, l'invention vise à proposer une solution permettant : - de supprimer ou minimiser l'adhérence des projections de métal en fusion sur les tôles et sur la buse de soudage d'une torche de soudage à l'arc, utilisable en soudage manuel, ou en soudage mécanisé ou robotisé. - de s'intégrer à une cellule de soudage robotique sans créer de contrainte de mouvement pour le robot et sans affecter la capacité d'accessibilité de la torche aux pièces. - de supprimer les travaux de parachèvement coûteux et d'augmenter les temps de cycle sur soudage automatique. - de supprimer les risques de défauts de soudage liés à l'encrassement des buses et l'emploi d'une mauvaise protection gazeuse, et donc de livrer des assemblages soudés exempt de défaut d'aspect visuel. - de faciliter les opérations de mise en peinture subséquentes, en l'absence de projection adhérente, et donc de supprimer des points de rouille éventuels, après mise en peinture et retrait des projections dans le temps. La solution de l'invention concerne alors un procédé pour éviter ou pour minimiser l'adhérence des projections de métal fondu sur au moins une pièce métallique devant être soudée par mise en oeuvre d'un procédé de soudage à l'arc durant lequel des projections de métal fondu sont susceptibles de se produire, dans lequel on pulvérise un produit liquide antiadhérant sur au moins une partie de la surface d'au moins une pièce à souder, caractérisé en ce que ledit produit liquide anti-adhérant a : - une tension superficielle inférieure ou égale à 35 mN/m, - une viscosité inférieure ou égale à la viscosité de l'eau, - une tension de vapeur inférieure ou égale à 20 mm Hg et - une teneur en eau inférieure à 2% en volume, la tension superficielle, la viscosité et la tension de vapeur étant mesurée à 20°C et à pression atmosphérique. Selon le cas, le procédé de l'invention peut comprendre l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le produit liquide anti-adhérant a une tension superficielle inférieure ou égale à 25 mN/m et une teneur en eau inférieure à 1% en volume, de préférence inférieure à 0.5% en volume. - le produit liquide anti-adhérant est une huile. - une tension de vapeur inférieure ou égale à 10 mm Hg , de préférence une tension de vapeur inférieure ou égale à 5 mm Hg, voire même inférieure ou égale à 1 mm Hg. - le produit liquide anti-adhérant est entraîné par un gaz vecteur, de préférence le gaz vecteur est de l'azote ou de l'air, et on pulvérise le produit entraîné par ledit gaz vecteur pendant le soudage de la ou des pièces, de préférence de part et d'autre du plan de joint à souder et en amont du bain de soudure créé par l'arc, en considérant le sens du soudage. - on pulvérise le produit liquide anti-adhérant de manière à obtenir un brouillard venant se déposer en un film à la surface de la ou des pièces à souder, au moins en amont du bain de soudure créé par l'arc, en considérant le sens du soudage. - la pression du gaz vecteur est inférieure à 5 bars. - on pulvérise une proportion contrôlée de produit liquide anti-adhérant choisie de manière à obtenir un film ayant une épaisseur inférieure à 100µm sur au moins une partie de la surface d'au moins une pièce à souder. - le procédé de soudage à l'arc est un procédé MAG sous protection gazeuse et avec métal d'apport fusible, le gaz de protection utilisé pendant le soudage étant aussi utilisé en tant que gaz vecteur. Par ailleurs, l'invention concerne en outre un dispositif de soudage à l'arc comprenant une torche de soudage à l'arc comprenant une buse de soudage, caractérisée en ce qu'elle comprenant en outre une source de gaz vecteur ; une source d'un produit antiadhésif liquide ayant une tension superficielle inférieure ou égale à 35 mN/m, une viscosité inférieure ou égale à la viscosité de l'eau, une tension de vapeur inférieure ou égale à 20 mm Hg et une teneur en eau inférieure à 2% en volume, la tension superficielle, la viscosité et la tension de vapeur étant mesurée à 20°C et à pression atmosphérique, et un système de pulvérisation de mélange gaz/liquide relié fluidiquement à la source de gaz vecteur et à la source de produit antiadhésif liquide de manière à être apte à délivrer un brouillard formé de gouttelettes dudit liquide en suspension dans ledit gaz vecteur. En outre, l'invention a également trait à une utilisation d'un produit antiadhésif liquide ayant une tension superficielle inférieure ou égale à 35 mN/m, une viscosité inférieure ou égale à la viscosité de l'eau, une tension de vapeur inférieure ou égale à 20 mm Hg et une teneur en eau inférieure à 2% en volume, la tension superficielle, la viscosité et la tension de vapeur étant mesurée à 20°C et à pression atmosphérique, pour créer, à la surface d'une ou plusieurs pièces métalliques à souder, un film de protection contre les projections de métal fondu susceptibles de se produire au cours d'un procédé de soudage MAG à l'arc électrique sous protection gazeuse et avec métal d'apport de la ou desdites pièces métalliques. Dit autrement, la solution de l'invention repose donc sur le fait de pulvériser un jet de produit anti-adhérant ayant des caractéristiques particulières en termes de viscosité, tension superficielle, tension de vapeur et teneur en eau, sur la surface supérieure de la ou des pièces à souder. Ainsi, le produit anti-adhérant utilisé dans le cadre de l'invention présente des caractéristiques permettant d'éviter l'adhésion des particules de métal fondu sur la surface supérieure des pièces, c'est-à-dire la surface en regard de la torche de soudage et directement exposée à l'arc, et par ailleurs ne venant pas perturber l'opération de soudage et le résultat obtenu, à savoir le joint soudé. De préférence, en agençant le gicleur de pulvérisation sur le col de cygne d'une torche manuelle ou sur le corps d'une torche automatique et en l'orientant de manière à distribuer le produit anti-adhérant entraîné par un gaz vecteur en direction des zones des pièces à recouvrir, on peut obtenir une nébulisation dudit produit liquide dans le gaz vecteur sous forme d'un brouillard qui se maintient jusqu'au point d'utilisation. Ce brouillard se dépose progressivement à la surface des pièces à souder, pendant le soudage proprement dit, au niveau du plan de joint à souder mais surtout en amont et de part et d'autre de celui-ci, donc également du bain de soudure en cours de formation, et au fur et à mesure de l'avancée de la torche de soudage selon la trajectoire désirée. It follows that the existing solutions do not solve the problem completely, especially they are effective only for the cleaning of the nozzle but not soldered parts. It has also been proposed an anti-adherent product based on mineral oil and isobutyl stearate. However, besides the fact that it left persistent and unpleasant odors on the parts and that it was harmful for health showed satisfactory results on the nozzle but its effectiveness on the welded parts was only very average, or even mediocre in certain cases. From there, the problem to be solved is to propose a method for effectively protecting the upper surface of the parts of the molten metal projections that may occur during an arc welding operation, in particular MAG welding, for mechanized applications. or robotic and manual, and a device for implementing this method. In other words, the invention aims at providing a solution that makes it possible: to eliminate or minimize the adhesion of molten metal projections on the sheets and on the welding nozzle of an arc welding torch, which can be used in welding manual, or mechanized or robotic welding. - Integrate with a robotic welding cell without creating movement constraints for the robot and without affecting the torch's ability to reach rooms. - to eliminate expensive finishing work and to increase cycle time on automatic welding. - to eliminate the risk of welding defects due to clogging of the nozzles and the use of poor gas protection, and thus to deliver welded joints free from defects in visual appearance. - Facilitate subsequent painting operations, in the absence of adherent projection, and thus to remove possible rust spots, after painting and removal of projections over time. The solution of the invention then relates to a method for avoiding or minimizing the adhesion of the molten metal projections on at least one metal part to be welded by implementing an arc welding process during which projections of molten metal are likely to occur, in which a liquid anti-adhesive product is sprayed on at least a part of the surface of at least one part to be welded, characterized in that said liquid non-sticking product has: - a surface tension less than or equal to 35 mN / m, - a viscosity less than or equal to the viscosity of the water, - a vapor pressure of 20 mm Hg or less and - a water content of less than 2% by volume, the tension superficial, the viscosity and the vapor pressure being measured at 20 ° C and at atmospheric pressure. Depending on the case, the method of the invention may comprise one or more of the following characteristics: the liquid non-stick product has a surface tension less than or equal to 25 mN / m and a water content of less than 1% by weight; volume, preferably less than 0.5% by volume. the liquid anti-adherent product is an oil. a vapor pressure less than or equal to 10 mmHg, preferably a vapor pressure less than or equal to 5 mmHg, or even less than or equal to 1 mmHg. the liquid non-stick product is driven by a carrier gas preferably, the carrier gas is nitrogen or air, and the product entrained by said carrier gas is sprayed during the welding of the part or parts, preferably on both sides of the welded joint plane. and upstream of the weld pool created by the arc, considering the direction of welding. the non-adhering liquid product is sprayed so as to obtain a fog which is deposited in a film on the surface of the workpiece or parts to be welded, at least upstream of the welding bath created by the arc, considering the direction welding. the pressure of the carrier gas is less than 5 bars. - Spray a controlled proportion of liquid release product selected so as to obtain a film having a thickness less than 100 .mu.m on at least a portion of the surface of at least one workpiece to be welded. the arc welding method is a MAG process under gaseous protection and with fusible filler metal, the shielding gas used during welding being also used as a carrier gas. Furthermore, the invention further relates to an arc welding device comprising an arc welding torch comprising a welding nozzle, characterized in that it further comprises a source of carrier gas; a source of a liquid release product having a surface tension of 35 mN / m or less, a viscosity of less than or equal to the viscosity of water, a vapor pressure of 20 mm Hg or less and a water content less than 2% by volume, the surface tension, the viscosity and the vapor pressure being measured at 20 ° C and at atmospheric pressure, and a gas / liquid mixture spray system fluidly connected to the carrier gas source and the liquid nonstick product source so as to be able to deliver a mist formed of droplets of said liquid suspended in said carrier gas. In addition, the invention also relates to a use of a liquid non-stick product having a surface tension of less than or equal to 35 mN / m, a viscosity less than or equal to the viscosity of water, a lower vapor pressure or equal to 20 mm Hg and a water content of less than 2% by volume, the surface tension, the viscosity and the vapor pressure being measured at 20 ° C and at atmospheric pressure, to create, on the surface of one or more metal parts to be welded, a molten metal splashguard film which may occur during a MAG arc welding process under gaseous protection and with filler metal of the one or more metal parts. In other words, the solution of the invention is therefore based on spraying a jet of anti-adherent product having particular characteristics in terms of viscosity, surface tension, vapor pressure and water content, on the upper surface of the parts to be welded. Thus, the anti-adherent product used in the context of the invention has characteristics that make it possible to prevent the particles of molten metal from adhering to the upper surface of the parts, that is to say the surface facing the welding torch and directly exposed to the arc, and also not disturbing the welding operation and the result obtained, namely the welded joint. Preferably, by arranging the spray nozzle on the gooseneck of a hand torch or on the body of an automatic torch and orienting it to dispense the release product entrained by a carrier gas in the direction of zones of the parts to be covered, it is possible to obtain a nebulization of said liquid product in the carrier gas in the form of a fog which is maintained until the point of use. This fog is gradually deposited on the surface of the parts to be welded, during the actual welding, at the joint plane to be welded but especially upstream and on both sides of it, so also the solder bath. training course, and as the welding torch progresses according to the desired trajectory.

A titre indicatif, on créé un film protecteur s'étendant à une distance d'environ 10 à 50 cm de part et d'autre du plan de joint et en amont du bain de soudure. Le film protecteur a avantageusement une épaisseur très fine, typiquement de moins de 100 µm. As an indication, a protective film is produced extending at a distance of about 10 to 50 cm on either side of the joint plane and upstream of the weld pool. The protective film advantageously has a very thin thickness, typically less than 100 microns.

Dans tous les cas, l'utilisation d'un produit ayant une faible viscosité et une faible tension de vapeur permet de le nébuliser puis de le distribuer facilement et efficacement sous forme de nébulisât ou brouillard. Les gouttelettes de produit ainsi nébulisé ont préférentiellement une taille comprise en 100 nm et 100 µm. Par ailleurs, le fait qu'il ait une très faible tension superficielle permet d'obtenir une fine pellicule protectrice uniforme à la surface des pièces à protéger. Enfin, le fait que sa teneur en eau soit très faible, de préférence nulle ou quasi nulle, permet d'éviter des perturbations de l'arc électrique. In any case, the use of a product having a low viscosity and a low vapor pressure makes it possible to nebulize it and then to distribute it easily and efficiently in the form of nebulisate or mist. The droplets of product thus nebulized preferentially have a size of 100 nm and 100 μm. Moreover, the fact that it has a very low surface tension makes it possible to obtain a uniform thin protective film on the surface of the parts to be protected. Finally, the fact that its water content is very low, preferably zero or almost zero, avoids disturbances of the electric arc.

Le choix particulier du produit anti-adhérant liquide le plus adapté à une opération de soudage donnée, peut se faire par simple tests empiriques en utilisant des produits liquides présentant les caractéristiques susmentionnées de viscosité, de tension de vapeur, de tension superficielle et de teneur en eau. A titre indicatif, parmi les produits anti-adhérents liquides utilisables dans le cadre de la présente invention, les huiles végétales de préférence biodégradables sont préférées. Afin de montrer l'efficacité du procédé de la présente invention, des essais comparatifs ont été réalisés et les résultats de ces essais sont donnés dans les Exemples ci-après. Exemples Ces essais sont des essais de soudage à l'arc MAG avec protection gazeuse et métal d'apport de pièces en acier au carbone de 5 mm d'épaisseur. La protection gazeuse est un mélange formé d'argon additionné de 18% de CO2 (% en volume). Le métal d'apport est un fil fusible référencé 70S de diamètre égal à 1 mm alimentant la torche par le biais d'un dévidoir de fil. La torche est une torche MAG alimenté en un courant 25 de 280 A ayant une tension de 28 V. La torche est équipée d'un dispositif de pulvérisation ou «gicleur» permettant de distribuer le mélange gaz/liquide sous forme d'un nébulisât ou brouillard en direction des pièces à souder. Le gicleur est orienté de manière à distribuer le mélange gaz/liquide en amont du bain de soudure, c'est-à-dire du côté du plan de joint non encore soudé de manière à venir 30 recouvrir la surface supérieure des pièces d'acier avant que l'arc n'atteigne les zones en question comprenant le plan de joint, et donc à protéger ladite surface des projections de métal en fusion inévitablement émises durant le soudage. Il faut cependant veiller à positionner correctement le gicleur de sorte que celui-ci ne vienne pas perturber l'arc électrique par des turbulences dues à la distribution du brouillard de liquide en suspension dans le gaz propulseur Le produit anti-adhérent est amené à une pression de 0,03 bar jusqu'à l'une des deux entrées d'un injecteur, alors que l'autre entrée de l'injecteur est alimentée par le gaz vecteur/propulseur, de préférence un gaz de même nature que gaz de protection utilisé, à une pression de 0,1 bar et diffuse le produit au travers du gicleur à orifice de sortie calibré équipant la torche (voir Figure 5). Une vis pointeau permet d'effectuer le réglage fin du débit de produit, par exemple un débit de 0,1 à 2 1/h, préférentiellement de l'ordre de 1 1/h. Dans le cadre des essais suivants, on a utilisé un produit anti-adhérant liquide facilement nébulisable du fait d'une très faible tension superficielle. Le produit anti-adhérant mis en oeuvre est une huile végétale biodégradable disponible dans le commerce auprès de la société AEROCHEM sous la référence J02011. Les caractéristiques (à 20°C) de cette huile sont schématiquement les suivantes: - Tension superficielle : au maximum de 35 mN/m. - Viscosité inférieure ou égale à celle de l'eau, c'est-à-dire inférieure ou égale à 10.3 Pa•s, mesurée à 20°C. - Tension de vapeur : inférieure ou égale à celle de l'eau, c'est-à-dire inférieure ou égale à 20 mm Hg mesurée à 20°C. - Exempt d'eau donc il n'existe aucun risque de perturbation du procédé de soudage (arc électrique à 20kV) - Non toxique, non nocif, non corrosif pour l'acier. - Pas d'odeurs incommodantes. - Absence de CFC, d'HFC et d'halogènes. L'entraînement du produit se fait par un gaz vecteur, ici un gaz inerte, tel l'azote, à une pression comprise entre 2 et 3,5 bar. Le brouillard obtenu est en fait canalisé par un tuyau souple de diamètre interne de l'ordre de 5 à 6 mm et d'une longueur de 1,50 m depuis le site de mélange gaz/liquide jusqu'à un point d'utilisation, c'est-à-dire le gicleur équipant la torche de soudage à l'arc. L'état de brouillard doit pouvoir se maintenir jusqu'au point d'utilisation, le produit se déposant finement et de façon la plus homogène possible sur la surface des pièces à une distance de l'ordre de 30 cm de la sortie du tuyau souple équipée de préférence d'un diffuseur à gaz faisant office de gicleur. Le dépôt du produit en une fine pellicule en surface des pièces permet d'éviter l'adhérente des projections de métal fondu sur ladite surface d'acier. The particular choice of the liquid anti-adherent product most suitable for a given welding operation can be done by simple empirical tests using liquid products having the aforementioned characteristics of viscosity, vapor pressure, surface tension and moisture content. water. As an indication, among the liquid anti-adhesive products that can be used in the context of the present invention, vegetable oils that are preferably biodegradable are preferred. In order to show the effectiveness of the process of the present invention, comparative tests were carried out and the results of these tests are given in the Examples below. Examples These tests are MAG arc welding tests with gas protection and filler metal of 5 mm thick carbon steel parts. Gaseous protection is a mixture of argon with 18% CO2 (% by volume). The filler metal is a fuse wire referenced 70S of diameter equal to 1 mm feeding the torch by means of a wire reel. The torch is a MAG torch supplied with a current of 280 A having a voltage of 28 V. The torch is equipped with a spraying device or "nozzle" for distributing the gas / liquid mixture in the form of a nebulisate or fog towards the parts to be welded. The nozzle is oriented so as to dispense the gas / liquid mixture upstream of the weld pool, that is to say on the side of the joint plane not yet welded so as to cover the upper surface of the steel parts. before the arc reaches the areas in question comprising the joint plane, and thus to protect said surface from molten metal projections inevitably emitted during welding. However, care must be taken to correctly position the nozzle so that it does not disturb the electric arc due to turbulence due to the distribution of the liquid mist suspended in the propellant. The non-stick product is brought to a pressure. from 0.03 bar to one of the two inputs of an injector, while the other input of the injector is supplied by the carrier / propellant gas, preferably a gas of the same nature as used protective gas , at a pressure of 0.1 bar and diffuses the product through the nozzle with calibrated outlet orifice equipping the torch (see Figure 5). A needle screw makes it possible to fine-tune the product flow rate, for example a flow rate of 0.1 to 2 l / h, preferably of the order of 1 l / h. In the context of the following tests, a liquid non-adherent product was used that was easily nebulizable due to a very low surface tension. The anti-adherent product used is a biodegradable vegetable oil commercially available from AEROCHEM under the reference J02011. The characteristics (at 20 ° C) of this oil are schematically the following: - Surface tension: at most 35 mN / m. - Viscosity less than or equal to that of water, that is to say less than or equal to 10.3 Pa • s, measured at 20 ° C. - Vapor pressure: less than or equal to that of water, that is to say less than or equal to 20 mmHg measured at 20 ° C. - Free of water therefore there is no risk of disturbance of the welding process (20kV electric arc) - Non-toxic, non-harmful, non-corrosive to steel. - No unpleasant odors. - Absence of CFCs, HFCs and halogens. The product is driven by a carrier gas, here an inert gas, such as nitrogen, at a pressure of between 2 and 3.5 bar. The fog obtained is in fact channeled by a hose of internal diameter of the order of 5 to 6 mm and a length of 1.50 m from the gas / liquid mixing site to a point of use, that is to say the nozzle equipping the arc welding torch. The state of fog must be able to be maintained up to the point of use, the product being deposited finely and as homogeneously as possible on the surface of the pieces at a distance of the order of 30 cm from the exit of the hose preferably equipped with a gas diffuser acting as a nozzle. The deposition of the product in a thin film on the surface of the parts makes it possible to avoid the adhesion of splashes of molten metal on said steel surface.

Les essais de soudage MAG ont été faits en présence d'une pellicule protectrice huileuse en surface des pièces d'acier et, à titre comparatif, en l'absence de toute protection de surface, les autres conditions de soudage étant toutes égales par ailleurs. Les Figures la et lb montrent l'efficacité de l'huile végétale testée puisque la présence du film protecteur huileux sur la surface des tôles a permis d'empêcher l'adhésion des particules adhérentes en surface desdites tôles pendant le soudage MAG (Figure lb), alors que lors de l'essai comparatif opéré en l'absence de film de protection, on voit que la surface des pièces est maculée de projections adhérentes (Figure la). Au vu de ces résultats, il convenait encore de vérifier que le produit anti-adhérant utilisé n'engendrait pas des perturbations néfastes au plan métallurgique du joint de soudure obtenu. Pour ce faire, des analyses métallurgiques des joints de soudage obtenus ont été réalisées et les macrographies et micrographies qui en résultent sont montrées en Figures 2 et 3. Comme on le voit, en présence de produit anti-adhérant en surface des pièces, le profil de pénétration (Figure 2b) et la taille des grains de ferrite protectoide et de ferrite aciculaire (Figure 3b) ne différent pas notablement de ceux obtenus lors d'un soudage en l'absence dudit produit anti-adhérant (Figures 2a et 3a, respectivement). Ainsi, sur les macrographies des Figures 2a et 2b, la différence de profil de pénétration n'est pas suffisamment notable pour définir une incompatibilité. Il en va de même pour les micrographies des Figures 3a et 3b qui permettent d'identifier la taille des grains de la structure des joints. Dans le métal fondu, la structure est de types ferrite protectoide (gros grains blancs) et ferrite aciculaire (petits grains blancs) Il s'ensuit que le produit testé permet non seulement de protéger efficacement la surface des pièces des projections de métal fondu ayant lieu durant le soudage MAG mais aussi ne nuit pas aux propriétés métallurgiques du joint obtenu. The MAG welding tests were made in the presence of an oily protective film on the surface of the steel parts and, by way of comparison, in the absence of any surface protection, the other welding conditions being all other. FIGS. 1a and 1b show the effectiveness of the vegetable oil tested since the presence of the oily protective film on the surface of the sheets has made it possible to prevent adherence of the adherent particles on the surface of said sheets during MAG welding (FIG. 1b) , whereas during the comparative test carried out in the absence of protective film, it is seen that the surface of the parts is stained with adherent projections (Figure la). In view of these results, it was still necessary to verify that the anti-adherent product used does not cause adverse metallurgical disturbances of the weld joint obtained. To do this, metallurgical analyzes of the weld seals obtained were carried out and the resulting macrographs and micrographs are shown in FIGS. 2 and 3. As can be seen, in the presence of anti-adherent product on the surface of the parts, the profile penetration (Figure 2b) and the size of the grains of protectoid ferrite and acicular ferrite (Figure 3b) does not differ significantly from those obtained during welding in the absence of said release product (Figures 2a and 3a, respectively ). Thus, on the macrographies of Figures 2a and 2b, the difference in penetration profile is not sufficiently significant to define an incompatibility. The same applies to the micrographs of FIGS. 3a and 3b which make it possible to identify the grain size of the joint structure. In the molten metal, the structure is of the ferrite protectoid type (large white grains) and acicular ferrite (small white grains). It follows that the product tested not only effectively protects the surface of the parts of molten metal projections taking place during MAG welding but also does not affect the metallurgical properties of the joint obtained.

Ces résultats d'essais mettent en évidence l'efficacité du produit pour empêcher l'adhésion des projections sur les pièces. En fait, comme illustré sur les Figures 4a et 4b, en présence du film protecteur en surface des tôles, les projections n'y adhèrent pas mais glissent en surface en laissant derrière elles des dépôts linéaires noirâtres (Figure 4b) qui sont faciles à éliminer, alors qu'en l'absence de ce film protecteur, les projections adhèrent fortement à la surface des tôles en formant des « îlots » (Figure 4a) et conduisent aux problèmes susmentionnés. La figure 5 schématise (en vue de côté) un dispositif de soudage manuel selon l'invention comprenant une torche 1 de soudage manuelle à l'arc de type MAG comprenant une buse 2 de soudage alimentée en gaz de protection 4 et en fil fusible 3. Cette torche 1 est utilisée pour réaliser un joint 6 de soudure entre deux pièces 5 métalliques. La torche 1 qui est tenue à la main par un opérateur (non montré) durant son utilisation, est équipée d'un système de pulvérisation externe à la torche 1 comprenant un gicleur 7 à orifice calibré et un injecteur 10. Le gicleur 7 est relié fluidiquement, via l'injecteur 10, à une source de gaz vecteur, telle une bouteille de gaz, une capacité de stockage de gaz ou une ligne ou réseau d'alimentation en gaz, et à une source de produit antiadhésif liquide par l'intermédiaire de conduits d'alimentation 8, 9, respectivement, en gaz et liquide antiadhésif. Il est préférable d'utiliser un gicleur 7 alimenté par un injecteur 10 à deux entrées, l'une pour le gaz vecteur, l'autre pour le liquide anti-adhérent. Le gicleur 7 est orienté de manière à distribuer le mélange gaz/liquide sous forme d'un brouillard 13 formé de gouttelettes du liquide antiadhésif susmentionné en suspension dans le gaz vecteur, en amont du bain 11 de soudure, c'est-à-dire du côté (en 12) du plan de joint non encore soudé de manière à venir recouvrir la surface supérieure 15 des pièces 5 d'acier avant que l'arc formé à l'extrémité du fil 3 n'atteigne les zones en question comprenant le plan de joint à souder 16, et donc à protéger ladite surface 15 des projections 14 de métal en fusion inévitablement émises durant le soudage. Le sens de soudage est représenté par la flèche F. Avantageusement, on utilise le gaz de protection du procédé MAG comme gaz propulseur/vecteur du liquide pour ne pas perturber le processus de soudage. These test results highlight the effectiveness of the product to prevent adhesion projections on parts. In fact, as illustrated in FIGS. 4a and 4b, in the presence of the protective film on the surface of the sheets, the projections do not adhere to it but slide on the surface leaving behind blackish linear deposits (FIG. 4b) which are easy to eliminate. , while in the absence of this protective film, projections adhere strongly to the surface of the sheets forming "islands" (Figure 4a) and lead to the aforementioned problems. FIG. 5 schematizes (in side view) a manual welding device according to the invention comprising a MAG manual arc welding torch 1 comprising a welding nozzle 2 fed with shielding gas 4 and with a fuse wire 3 This torch 1 is used to make a solder joint 6 between two metal parts. The torch 1, which is hand-held by an operator (not shown) during use, is equipped with an external torch spray system 1 comprising a nozzle 7 with a calibrated orifice and an injector 10. The nozzle 7 is connected. fluidically, via the injector 10, to a source of carrier gas, such as a gas cylinder, a gas storage capacity or a gas supply line or network, and to a source of liquid nonstick product via supply ducts 8, 9, respectively, in gas and non-stick liquid. It is preferable to use a nozzle 7 fed by a two inlet injector 10, one for the carrier gas, the other for the non-stick liquid. The nozzle 7 is oriented so as to distribute the gas / liquid mixture in the form of a mist 13 formed by droplets of the aforementioned non-stick liquid suspended in the carrier gas, upstream of the solder bath 11, that is to say the side (12) of the joint plane not yet welded so as to cover the upper surface 15 of the steel pieces 5 before the arc formed at the end of the wire 3 reaches the zones in question comprising the solder joint plane 16, and thus to protect said surface 15 molten metal projections 14 inevitably emitted during welding. The welding direction is represented by the arrow F. Advantageously, the protective gas of the MAG process is used as the propellant gas / liquid vector so as not to disturb the welding process.

Le procédé et le dispositif de l'invention sont utilisables non seulement en soudage avec torche manuelle (Fig. 5) mais aussi en soudage avec torche mécanisée, c'est-à-dire automatique ou robotique, comme schématisé en Figure 6. Les parties et éléments de torche similaires ou identiques sur les Figures 5 et 6 ont été désignés par les mêmes références. Une telle torche automatique se différencie principalement d'une torche manuelle (Fig. 5) en ce qu'elle est configurée pour pouvoir être fixée à et portée par un batî-porteur ou un bras de robot et non tenue à la main par un opérateur. La commande de la torche se fait à l'aide de moyens de pilotage classiques, tel qu'ordinateur, console numérique (CNC), pupitre de commande etc... Dans ce cas, la torche se déplace relativement par rapport aux pièces à souder, c'est-à-dire que soit la torche est fixe et les pièces mobiles, soit l'inverse. The method and the device of the invention can be used not only in manual torch welding (FIG 5) but also in mechanized torch welding, that is to say automatic or robotic, as shown schematically in FIG. and similar or identical torch elements in FIGS. 5 and 6 have been designated by the same references. Such an automatic torch differs mainly from a manual torch (Fig. 5) in that it is configured to be attached to and carried by a carrier or a robot arm and not held in the hand by an operator . The control of the torch is done using conventional control means, such as computer, digital console (CNC), control console etc ... In this case, the torch moves relatively relative to the parts to be welded that is, either the torch is fixed and the moving parts the opposite.

Dans tous les cas, la torche manuelle ou automatique distribue, via le gicleur 7 et l'injecteur 10, un produit liquide anti-adhérant sur tout ou partie de la surface de la ou des pièces à souder de manière à éviter ou à minimiser l'adhérence des projections 14 de métal fondu sur ladite surface supérieure 15 pendant la mise en oeuvre du procédé de soudage à l'arc engendrant de tels projections de métal fondu. In any case, the manual or automatic torch distributes, via the nozzle 7 and the injector 10, a liquid release product on all or part of the surface of the part or parts to be welded so as to avoid or minimize the adherence of the molten metal projections 14 to said upper surface 15 during the implementation of the arc welding process generating such molten metal splashes.

Claims

Revendications1. A method of preventing or minimizing the adhesion of the molten metal projections to at least one metal part to be welded by performing an arc welding process during which molten metal splashes are likely to occur, wherein a liquid release product is sprayed on at least a portion of the surface of at least one workpiece, characterized in that said release liquid product has a surface tension of less than or equal to 35 mN / m - a viscosity less than or equal to the viscosity of water, - a vapor pressure of 20 mm Hg or less and - a water content of less than 2% by volume, the surface tension, the viscosity and the tension of vapor being measured at 20 ° C and at atmospheric pressure.

2. Method according to claim 1, characterized in that the liquid anti-adhesive product has a surface tension less than or equal to 25 mN / m, and a water content of less than 1% by volume, preferably less than 0.5% by volume.

3. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid release product is an oil.

4. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the liquid release product is entrained by a carrier gas, preferably the carrier gas is nitrogen or air, and the resulting product is sprayed. by said carrier gas during welding of the part or parts, preferably on either side of the joint plane to be welded and upstream of the weld pool created by the arc, considering the direction of welding.

5. Method according to one of the preceding claims, characterized in that sprays the liquid release product so as to obtain a fog that is deposited in a film on the surface of the workpiece or parts to be welded, at least in upstream of the weld pool created by the arc, considering the direction of welding.

6. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure of the carrier gas is less than 5 bar.

7. Method according to one of the preceding claims, characterized in that spraying a controlled proportion of non-stick liquid product selected so as to obtain a film having a thickness of less than 100 .mu.m on at least a portion of the surface of at least one piece to be welded.

8. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the arc welding process is a gas-shielded MAG method with fusible filler metal, the shielding gas used during welding being also used in as a carrier gas.

An arc welding device comprising an arc welding torch (1) comprising a welding nozzle (2), characterized in that it further comprises: a source of carrier gas (8), a source of a liquid non-stick product (9) having a surface tension of less than or equal to 35 mN / m, a viscosity less than or equal to the viscosity of water, a vapor pressure of less than or equal to 20 mm Hg, and a water content of less than 2% by volume, the surface tension, the viscosity and the vapor pressure being measured at 20 ° C and at atmospheric pressure, and - a gas / liquid mixture spraying system (7;

10) fluidly connected to the source of carrier gas (8) and the source of liquid release material (9) so as to be able to deliver a mist formed of droplets of said liquid suspended in said carrier gas. 10. Use of a liquid release product having a surface tension of 35 mN / m or less, a viscosity of less than or equal to the viscosity of water, a vapor pressure of 20 mmHg or less, and a water less than 2% by volume, the surface tension, the viscosity and the vapor pressure being measured at 20 ° C and at atmospheric pressure, to create, on the surface of one or more metal parts to be welded, a protective film against splashes of molten metal that may occur during a MAG arc welding process under gaseous protection and with filler metal of said one or more metal parts.